Home > Algemene informatie 3d-printen


3d-printen hoe en wat
3d-printers zijn op veel gebieden te vergelijken met een inktjetprinter. Zo heb je een bestand nodig om af te drukken, werk je met patronen, een driver om de printer aan te sturen en zijn er verschillende kwaliteiten in resolutie. 3d-printers worden voor de consumentenmarkt aangeboden als "desktopprinters". Voor de industrie zijn dit meestal grotere printers en vaak ook printers die op maat gemaakt worden voor een specifiek proces. Dankzij de snelle ontwikkelingen is deze laatste groep het meest interessant om in de gaten te houden wanneer het gaat om ontwikkelingen rondom de techniek van 3d-printen.



Historie
3d-printen is een techniek die al uit de jaren 70 stamt. Dure en grote machines waren de voorlopers van wat we nu kennen als 3d-printers. Ondanks de kwaliteit die nog vrij grof was, waren er genoeg toepassingen te bedenken voor het snel printen van 3d objecten. Proefmodellen en prototypes zijn dan ook de eerste commerciële toepassingen die de weg vrij hebben gemaakt voor de techniek van nu. Daarom heet het ook nog steeds "rapid prototyping", maar wordt het door de meeste mensen omschreven als 3d-printen. "Rapid", dat staat voor snel, lijkt misplaatst vanwege de langzame opbouw van lagen. Toch, dit proces is vele malen sneller en goedkoper dan het handmatig uitwerken van een proefmodel of prototype.

Soorten gebruik
• Thuisgebruik (domestic)
• Industriële toepassing
• Onderzoek

Heel veel laagjes...
Voordat een 3d ontwerp wordt geprint, zorgt de software die de printer aanstuurt (driver) ervoor dat het 3d ontwerp in dunne laagjes wordt opgedeeld. Deze lagen worden door de printer laag voor laag afgedrukt waardoor er een opbouw in de hoogte mogelijk is. Kunststofprinters werken met een (verwarmt) plateau en poederprinters met een bak in een afgesloten omgeving.


micron schaal

Resolutie
De resolutie van een 3d-printer wordt gemeten in microns (duizendste deel van een millimeter). De resolutie staat net als bij inktjetprinters in verhouding met de printsnelheid. Het kost namelijk meer tijd om meer detail te printen. De meeste 3d-printers halen een resolutie van 200 tot 100 micron. Deze printers hebben vaak ook de mogelijkheid om in een grovere resolutie te printen. Dit om tijd te besparen bij het printen van een object. Vergelijkbaar met de economische stand van een inkjetprinter. Er zijn zelfs enkele printers die tot 50 micron (X-Y) kunnen printen en tot 1 micron in de hoogte (Z).

Printbare materialen
• Kunststof• Rubber• Goud• Glas
• Papier• Keramiek• Voedsel• Weefsel
• Hout• Staal• cement• Beton
• Beton• Zilver

Kleuren
De meeste kunststofprinters werken met meerdere printkoppen. Elke printkop kan gebruikt worden voor een eigen kleur of meerdere printkoppen die sneller één kleur printen. Op dit moment worden er printers aangeboden die tot vier verschillende kleuren tegelijkertijd kunnen printen. Let wel op, dit zijn separate kleuren die niet gemengd kunnen worden! Een andere techniek waarbij er wel in full-color geprint kan worden, is de techniek van de zogenoemde "zandsteen printers". Deze printers gebruiken een wit poeder als grondstof dat tijdens het printen van kleur wordt voorzien.

Ondersteuning
Om te voorkomen dat een object tijdens het printen omvalt of afwijkt van de kalibratie wordt er gebruik gemaakt van ondersteuning. Bij het printen van metaal* en zandsteen is dit het basismateriaal dat de printer zelf gebruikt. Dit wordt, laag voor laag, zonder lijm, rondom het object geplaatst als ondersteuning. Doordat het geprinte object wel met lijm wordt opgebouwd kan dit achteraf uit het omliggende poeder verwijderd worden. Als laatste stap in dit proces wordt het geprinte object schoon geblazen en gefixeerd in vloeistof of een oven*.
ondersteuning 3d print

De ondersteuning van kunststof objecten verschilt veel van de bovenstaande poederondersteuning. Dit omdat kunststof objecten niet uit poeder geprint worden maar met gesmolten druppels kunststof worden opgebouwd. De "support" van kunststof objecten wordt automatisch door het aansturingsprogramma van de printer berekend en geplaatst. Dit is meestal een open structuur vergelijkbaar met kleine stijgers of een wafelpatroon. De aanhechting van deze ondersteuning met het geprinte object is minimaal, waardoor de restanten na het printen vrij eenvoudig met behulp van een plamuurmes verwijderd kunnen worden.

Opbouw en ondersteuning in vloeistof is ook een techniek waarbij men gebruik maakt van de printgrondstof als ondersteuning. Het idee is dat met behulp van UV-licht, laag voor laag een model wordt opgebouwd uit fotopolymeer (kunsthars). Dit is een vloeibare substantie die tijdens het printproces langzaam wordt toegevoegd zodat de behandeling met UV-licht langzaam in lagen wordt opbouwt naarmate het peil van de vloeistof stijgt. Het voordeel van deze techniek is de bijzonder hoge resolutie waarin het printen mogelijk is.

Zelfbouwprinters
Wie zich gaat verdiepen in de goedkopere 3d-printers moet rekening houden met de mogelijkheid om zelf een printer te bouwen. Dit soort bouwpakketten zijn erg populair, omdat ze goedkoop zijn maar ook omdat het bij dit type printers eenvoudiger is om aanpassingen te doen. Denk bijvoorbeeld aan upgrades van hardware zoals extra printkoppen of de toevoer van grondstof.

Het zelf in elkaar zetten van dit soort bouwpakketten is een secure en tijdrovende klus maar vooral ook erg leerzaam. Het geeft beter inzicht in de techniek en mogelijkheden. Er zijn regelmatig bijeenkomsten en trainingen over het zelf bouwen van een 3d-printer.

Vormen van materiaaltoevoer 3d-printers
• Poeders (metaal, glas of zand)
• Kunststof Filamenten
• Kunststof pellets (korrels)
• Vloeistof
• Papier

soorten materiaal 3d printen

3d-printer filament (ABS, PLA) kopen
Filament is een van de populairste vormen van materiaaltoevoer bij kunststofprinters. Deze vorm van materiaaltoevoer is per printkop beperkt tot één kleur. Filament wordt meestal verkocht als ABS of PLA. De toevoer van filament is eenvoudig en erg functioneel. De rol met filament (ook per meter te koop) wordt opgehangen in de buurt van de printer waardoor de printer stukje bij beetje filament kan afnemen zonder dat dit veel energie of ruimte kost.



Filament is verkrijgbaar op rollen en wordt aangeboden in verschillende diameters, variërend van 1 tot 3 mm. Het wordt in verschillende kleuren (meestal) per kilo verkocht. De laatste tijd verschijnen er steeds meer nieuwe soorten filament. Zo is er doorzichtig, lichtgevend, regenboog en metalic filament te koop. Ook de buigbare kunsttoffen zijn in steeds meer soorten verkrijgbaar als filament.

Kunststof pellets
Het printen met kunsstof pellets lijkt erg veel op printen met filament. Het verschil zit hem enkel in de manier van toevoer en niet in het resultaat of de mogelijkheden. Pellets zijn praktischer voor industrieel gebruik omdat dit het werken met veel bulk eenvoudiger maakt.

Vloeistof printers
Vloeistofprinters maken gebruik van een reservoir dat met behulp van sproeiers langzaam volloopt met kunsthars (fotopolymeer). Na het verhogen van het niveau van de vloeistof, wordt de nieuwe laag belicht met UV-licht waardoor de laag direct verhard. Deze manier van lagen opbouwen maakt het mogelijk om in zeer hoge resolutie te printen. Dit is dan ook het meteen het grootste voordeel van deze techniek.

3d-print poeders
Het printen met poeders heeft als voordeel dat je met minder goed smeltbare materialen kan werken. De opbouw in poeder gebeurt ook laag voor laag. Het totale printoppervlak wordt hierbij voorzien van een dun laagje poeder waarna een printkop op de plaats van het ontwerp lijm afdrukt. Wanneer via dit proces het ontwerp laag voor laag wordt opgebouwt, ontstaat er een object dat met lijm en poeder verbonden is. Het poeder dat niet met lijm is verbonden heeft tijdens het printproces een ondersteunende functie. Een ander voordeel van het werrken met poeders. Nadat de print klaar is wordt het object uit het poeder gehaalt en schoongeblazen of geborsteld. Het poeder dat overblijft kan worden hergebruikt voor een volgende print. In tegenstelling tot printen met kunststof is het verlies van materiaal bij printen met poeders minimaal. Een ander voordeel van het 3d-printen met poeder is dat het met sommige materialen mogelijk is om tijdens het printen de lagen van kleur te voorzien. Zo zijn er zandsteenprinters die in full-color printen.

Bij sommige materialen, zoals glas en metaal, is het resultaat van het printen bros en heeft het een nabehandeling in de oven nodig. Dit zorgt ervoor dat de gebruikte lijm verbandt, het materiaal samensmelt en het object een stuk steviger wordt. Bij dit proces is een industriële oven nodig die lange tijd op hoge temperaturen werkt.

3d-printen met papier
Het is ook mogelijk om een object met vellen papier op te bouwen. Dit proces bouwt per vel papier een laag op die ook nog kan worden voorzien van kleur en lijm. Het printen in kleur is geen enkel probleem en de kwaliteit van de kleuren is erg goed vergeleken met de kleuren die een zandsteenprinter produceert. Een ander voordeel is dat het bijna de helft goedkoper is om met papier te printen. Groothandel in kantoorartikelen Staples is een van de eerste grote aanbieders van deze nog wat experimentele techniek. Staples maakt gebruik van de Iris-printers van Mcor die het printen met vellen papier mogelijk maakt.

Software en aansturing
Bij het 3d-printen van een object heb je te maken met twee verschillende soorten software namelijk; drivers (aansturing van de printer) en software waarmee 3d ontwerpen gecreëerd kunnen worden. Dat zijn bijvoorbeeld 3d-tekenprogramma's, scanner software of online tools voor het modificeren van een bestaand ontwerp. Er zijn op dit moment een aantal bedrijven die gratis 3d-ontwerpsoftware aanbieden.

Toekomst
Twee belangrijke richtingen binnen de ontwikkelingen van het 3d-printen zijn full-color kunststof en gecombineerde materialen. Deze ontwikkelingen zijn van groot belang om de productie van kant-en-klare producten te realiseren. Er wordt bijvoorbeeld al onderzoek gedaan naar het 3d-printen van accucellen en printplaten. Dit zijn belangrijke stappen in de richting van het 3d-printen van kant-en-klare producten.

Er is ook veel ruimte in de toekomst voor verbetering als het gaat om de prijs-kwaliteitverhouding. Zo laten op dit moment de goedkopere 3d-printers voor consumenten te wensen over als het om kwaliteit gaat.

Heeft u aanvullingen of opmerkingen over deze informatie? Neem dan contact op met de beheerder van deze website.